(57)【要約】本発明は、電気自動車の車軸（４）のトランスミッションの熱管理の方法、およびその方法に用いられる回路に関する。回路は、クーラントポンプ（１）、１つ以上の車載装置、三方弁（５）および車軸（４）を備え、その車軸（４）はトランスミッションを備える。自動車の冷却システムのクーラントは、車載装置を通るようにされ、熱損失を受け取る。車載装置は、パワーエレクトロニクス（２）、電気機械（３）、バッテリーおよび／または車載充電器であってよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車の車軸のトランスミッションの熱管理の方法であって、自動車の冷却システムのクーラントは、１つ以上の車載装置から熱損失を、クーラントが前記車載装置を通るようにされるという点で、受け取るのに利用される、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、熱管理は、加熱モード、冷却モード、および通常運転用のモードである、３つの異なる動作モードを有する、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、加熱モードでは、クーラントは、閉回路で前記車載装置および前記車軸を通るようにされる、方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法であって、冷却モードでは、クーラントは、前記車軸を通って行く流れと、流出流ラインに直行する流れと、に分けられる、方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法であって、通常運転用のモードでは、クーラントは、前記車軸のそばを通過して導かれる、方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法であって、クーラントは、クーラントポンプによって循環し、三方弁は、異なる動作モード間でシフトするのに用いられ、パワーエレクトロニクス、電気機械、バッテリーおよび／または車載充電器の、熱損失が利用される、方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法であって、水が、クーラント流体として用いられる、方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法であって、オイルが、クーラント流体として用いられる、方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法に用いられる回路であって、それは、クーラントポンプ（１）、１つ以上の車載装置、三方弁（５）、および車軸（４）を備え、前記車軸（４）は、トランスミッションを備える、回路。
【請求項１０】
請求項９の回路であって、流入流ライン（６）は、前記自動車の冷却システムの低温側に接続され、流入流ライン（６）は、第１流れライン（８）および第２流れライン（９）に振り向けられ、第１流れライン（８）は、前記クーラントポンプ（１）、前記１つ以上の車載装置、および前記三方弁（５）を通って行き、第２流れライン（９）は、前記車軸（４）に行く、回路。
【請求項１１】
請求項１０の回路であって、前記三方弁（５）は、第１流れライン（８）、流出流ライン（９）、および前記車軸（４）に行く第３流れライン（１０）に、接続され、前記三方弁（５）は、流入流ライン（６）から見て前記クーラントポンプ（１）および前記１つ以上の車載装置の後に配置され、流出流ライン（６）は、前記自動車の前記冷却システムの高温側に接続される、回路。
【請求項１２】
請求項９の回路であって、前記三方弁（５）は、前記自動車の冷却システムの低温側からの流入流ライン（６）に、第１流れライン（１２）に、および第３流れライン（１４）に、接続され、第１流れライン（１２）は、第２流れライン（１３）および流出流ライン（７）に振り向けられ、前記流出流ライン（７）は、前記自動車の前記冷却システムの高温側に接続され、第２流れライン（１３）は、前記クーラントポンプ（１）および前記１つ以上の車載装置を通って前記車軸（４）に行く、回路。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれか１項の回路であって、前記１つ以上の車載装置は、パワーエレクトロニクス（２）、電気機械（３）、車載充電器（１５）および／またはバッテリーである、回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気駆動システムの熱管理のための方法、およびその方法を実行するための回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車では、駆動系効率は、非常に重要である。全エネルギー損失は、特定の駆動範囲を実現するために高コストで大型バッテリーによって補償される必要があるからである。
【０００３】
トランスミッション損失は、温度依存性である。損失は、高いオイル粘度および他の要因のためにより低温でより高くなる傾向がある。多くの実際の運転および証明サイクルも、周囲温度（例えば２０℃）でのトランスミッションから始まり、長さが短いので、トランスミッションでの温度上昇率は、平均トランスミッション温度および従って平均効率に大きな影響を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の狙いの１つは、電気自動車のいくつかの車載装置の熱損失を利用し、自動車の車軸のトランスミッションの温度を制御することである。目的の１つは、パワーエレクトロニクスおよび電気機械などの、車載装置によって生じる熱損失を利用し、トランスミッションを加熱すること、および従ってより高い平均温度およびそれによるより高い平均効率を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の熱管理システムは、自動車の通常の冷却システムを利用し、冷却システムのクーラントは、車載装置を通るようにされる。
【０００６】
システムは、三方制御弁を用いて設計され、クーラントがトランスミッションに、それがその動作温度に近いときに、循環することを回避する。これは、低い温度限界（典型的に最大６５℃）を有する電気機械およびパワーエレクトロニクスを、例えばスポーティ運転（１００℃以上）で高くなる可能性があるトランスミッション温度から保護する。第３動作モードでは、ある流れは、クーラント回路を、電気機械およびパワーエレクトロニクスの温度限界以下に維持しながら、冷却を提供するようにトランスミッションに振り向けられる。
【０００７】
例えば車載充電器またはバッテリーとして、他の熱源も、同様の方法でトランスミッションを加熱するのに利用することができる。車載充電器の熱を利用するさらなる利点の１つは、トランスミッションが充電時に加熱されることができ、従って運転し始めるときにすでに上昇した温度で開始することができることである。
【０００８】
車軸は、回路に常に含まれる。クーラントは、加熱のためにユニットで循環することができる、または冷却のためにフロントクーラーに循環することができる。これは、フロントクーラーへの要求を増加させる。車軸からの熱は、パワーエレクトロニクスに十分に低い戻り温度を提供するように、常に冷却される必要があるからである。
【０００９】
熱管理システムは、３つの動作モードを有する。車軸のトランスミッションの加熱のための１つの動作モード、通常運転中の１つの動作モード、車軸のトランスミッションの冷却のための１つの動作モード。
【００１０】
発明のさらなる目的および利点は、本発明の実施形態の詳細な説明を読むと、当業者に明らかである。
【００１１】
発明は、例として、および添付図面に関連して、以下でさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の熱管理システムの一実施形態の回路図である。
【図２】加熱段階の熱管理システムを示す図１に対応する。
【図３】通常の動作中の熱管理システムを示す図１に対応する。
【図４】トランスミッション冷却の段階の熱管理システムを示す図１に対応する。
【図５】本発明の熱管理システムのさらなる実施形態の回路図である。
【図６】本発明の熱管理システムのなおさらなる実施形態の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１の熱管理システムは、クーラントポンプ１、パワーエレクトロニクス２、電気機械３、トランスミッションを有する車軸４、および三方弁５を、備える。クーラント流、通常は水、は、流入流ライン６を通って導入される。流入クーラント流は、自動車の通常の冷却システムの低温側から来る。クーラント流は、流出流ライン７を通って熱管理システムから送り出される。流出クーラント流は、、自動車の通常の冷却システムの高温側に戻る。
【００１４】
いくつかの実施形態では、オイルが、水の代わりに、本発明の熱管理システムのクーラントとして使用される。オイルが使用される場合、水／オイル用熱交換器が使用されることが多い。
【００１５】
熱管理システムのクーラントは、クーラントポンプ１によって循環する。流入流ライン６は、クーラントポンプ１に行く第１流れライン８と、車軸４に直行する第２流れライン９とに、分けられる。第１流れライン８は、クーラントポンプ１から、パワーエレクトロニクス２を通って、電気機械３を通って、それから三方弁５に行く。クーラントポンプ１、パワーエレクトロニクス２、および電気機械の配置の順序は、図１に示される通りである必要はない。従って、電気機械３は、例えば、クーラントポンプ１とパワーエレクトロニクス２との間に配置されてよい。第１流れライン８に接続されるのに加えて、三方弁５は、流出流ライン７、および車軸４に行く第３流れライン１０にも、接続される。
【００１６】
加熱段階中、三方弁５は、全クーラント流を、第１流れライン８から、第３流れライン１０を通じて、車軸４に導く。流れは、それから、車軸４から、第２流れライン９を通って、クーラントポンプ１に戻る。流れの方向は、図２に矢印１１で示されている。流れは、パワーエレクトロニクス２および電気機械３から熱を受け取り、車軸４のトランスミッションを加熱する。
【００１７】
通常動作中、三方弁５は、全クーラント流を、第１流れライン８から、流出流ライン７に直接導く。従って、通常動作中、流れは、車軸４を通らずに、パワーエレクトロニクス２および電気機械３のみを通って、自動車の冷却システムに直接戻る。通常動作中のクーラント流の方向は、図３に矢印１１で示されている。通常動作モードは、車軸４のトランスミッションの温度がその動作温度に近いときに、使用される。通常動作モードは、車軸４のトランスミッションの温度が、パワーエレクトロニクス２および電気機械３に望まれるよりも高い場合に、パワーエレクトロニクス２および電気機械３を保護する。典型的に、パワーエレクトロニクス２および電気機械３の最大温度は、約６５℃である。駆動条件に応じて、トランスミッションの温度は、１００℃以上であってよい。
【００１８】
車軸４のトランスミッションを冷却するために、三方弁５は、第１流れライン８からの流入流を、流出流ライン７に、および車軸４に至る第３流れライン１０に、振り向ける。この動作モード中、クーラント流の温度は、パワーエレクトロニクス２および電気機械３の温度限界以下に保たれる。この動作モード中のクーラントの流れの方向は、図４に矢印１１で示されている。
【００１９】
図５に示されている代替実施形態では、三方弁５は、流入流ライン６に直接配置される。三方弁５は、第１流れライン１２にも接続され、その第１流れラインは、流出流ライン７にも、クーラントポンプ１に至る第２流れライン１３にも、接続される。さらに、三方弁５は、車軸４に至る第３流れライン１４に接続される。この配置によって、車軸４は、回路に常に含まれる。三方弁５を制御することによって、クーラントは、車軸４を加熱するために、回路内を循環する、または、冷却のために、自動車の冷却システムに戻される。この配置は、自動車のクーラーへの要求を増加させる。車軸４からの熱は、パワーエレクトロニクス２に十分に低い戻り温度を提供するように、常に冷却される必要があるからである。
【００２０】
図１〜５に示されているものの他に、他の熱源も、車軸４のトランスミッションを加熱するのに利用されてよい。これは、図６の実施形態に例示され、車載充電器１５が回路に配置されている。示されている実施形態では、車載充電器１５は、電気機械３と三方弁５との間に配置される。図６の実施形態は、図１〜４に関連してすでに説明したのと同様の仕方で機能し、従ってここで繰り返さない。車載充電器を回路に配置する利点の１つは、車軸４のトランスミッションが充電時に加熱されることができ、従って運転し始めるときにすでに上昇した温度で開始することができることである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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